电路与电子技术第12章

12.1整流电路12.2滤波电路12.3硅稳压二极管稳压电路12.4串联型稳压电路12.5集成稳压器直流稳压电源12.6开关型稳压电源第12章12.1

整流电路12.1.2倍压整流电路12.1.1二极管整流电路滤波整流稳压变压交流电源负载OtuOtuOtuOtuOtu220V单向脉动直流电压合适的交流电压滤波稳压直流稳压电源的组成框图to23u2to23uOto23iD=iOto23uDDRL~220V+uｏ–u2iD=iO–uD+一、单相半波整流电路12.1.1二极管整流电路+uoRLio+u2u1+uoioRLD4D3D2D1u2u1D4D1D2D3+u2RL+uoiou1D3D1D2D4+u2RL+uoiou11.桥式整流电路（几种画法）

二、单相桥式整流电路2.桥式整流电路工作原理RLioD4D3D2D1+u2+uo承受反压截止+u1u2正半周：D1和D3导通，D2和D4截止。RLD4D3D2ioD1+u2+uou2负半周：+u1承受反压截止D2和D4导通,D1和D3截止。（1）波形输入负半周D3RLD4D2D1u1u2+uo+ioioRLD4D3D2D1+u2u1+uo输入正半周totototo23232233uOu2uDiD=iOD2、4D1、3（2）参数估算1)

整流输出电压平均值2)

二极管平均电流3)

二极管最大反向压totototo23232233uOu2uDiD=iO例

已知负载电阻RL=50,负载电压UO=100V。今采用单相桥式整流电路，交流电源电压为220V。根据电路要求选择二极管。解：负载电流每个二极管通过的平均电流变压器二次侧电压的有效值为

考虑到变压器二次侧绕组及管子上的压降，变压器二次侧电压一般要高出（5~10%）U2，即1111.1122V。

可选用2CZ12D二极管，其最大整流电流为3A，反向工作峰值电压为300V。（1）半桥堆D2D1~内部接线RL+u2+u2与变压器、负载的接线~~+1/2QL1.5A200~~+2CQA外型型号:

1/2QL(额定正向整流电流)A(最高反向峰值电压)3.常用的整流组合元件（2）全桥堆内部接线型号:QA(额定正向整流电流)A(最高反向峰值电压)D4D1D2D3~+-+~电路符号外型~~+-~~+QL0.5A200-QL0.1A1001.二倍压整流电路u2的正半周时：D1导通，D2截止，理想情况下，电容C1的电压充到：u2的负半周时：D2导通，D1截止，理想情况下，电容C2的电压充到：负载上的电压：+–u1u2+–D1C2C1D2uoRL12.1.2倍压整流电路+–2.

多倍压整流电路+–u2的第一个正半周：u2、C1、D1构成回路，C1充电到：u2的第一个负半周：u2、C2、D2、C1构成回路，C2充电到：C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6+–+–+–+–+–+–C1u1u2D1D2D3D4D5D6C3C5C2C4C6u2的第二个正半周：u2、C1、C3、D3、C2构成回路，C1补充电荷，C3充电到：u2的第二个负半周：u2、C2、C4、D4、C3、C1构成回路，C2补充电荷，C4充电到：从不同端点可引出所需的多倍压直流输出。滤波电路的结构特点:电容与负载RL并联，或电感与负载RL串联。交流电压脉动直流电压整流滤波直流电压原理：利用储能元件电容两端的电压(或通过电感中的电流)不能突变的特性,滤掉整流电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。12.2滤波电路io+

uo=ucRLD1D4D3D2+u2+u11.电路和工作原理电容充电电容放电C

u2正半周D1和D3导通，给C充电,u2达到最大值时，C两端电压充到最大值。

当u2从最大值开始下降时，D1和D3截止，C向RL

放电。经C

滤波后

uo

的波形变得平缓,平均值提高。12.2.1电容滤波2.波形及输出电压

当RL=时（C没有放电回路）:0tuO2当RL

为有限值时:此时

UO=1.2U2RC越大（C放电越慢）UO

越大。RL=为获得良好滤波效果,一般取:(T

为输入交流电压的周期)（半波整流

UO=U2）例

单相桥式电容滤波整流,交流电源频率f=50Hz,负载电阻RL=40,要求直流输出电压UO=20V,选择整流二极管及滤波电容。解：1.选二极管可选:

2CZ55C(IOM=1A，UDRM=100V)或1A、100V

整流桥。电流平均值:承受最高反压：2.选滤波电容可选：

1000F,耐压50V的电解电容整流后的输出电压：直流分量被电感L

短路（L=0）,交流分量主要降在L上。频率越高，电感越大，滤波效果越好。RLL~+u2+uO一般：UO=0.9U212.2.2电感滤波

当电感线圈的电流发生变化时,要产生自感电动势阻碍电流的变化,使负载电流和电压的脉动减小。然后又经过电容再一次滤波，得到更为平直的输出电压。1.LC滤波LRL~+u2

C+uO12.2.3复式滤波2.型滤波L

C1RL~+u2

C2C1、C2

对交流容抗小L对交流感抗很大负载电流小时12.3

稳压二极管稳压电路一、工作原理RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+UR稳压电路引起电压不稳定的原因交流电源电压的波动负载电流的变化

交流电源电压增加—整流输出电压UC增加—负载电压增加—稳压管的电流IZ显著增加—限流电阻R上的压降增加—负载电压保持基本不变。1.负载电阻RL不变，交流电源电压波动时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URuUC

ULIZIRURUL

2.电源电压不变，负载电流变化时稳压过程RLCRIRIZDZ+UL+UC++uIL+URRLIL

ULIZIRURUL

电源电压保持不变，负载电流增大—电阻R上的压降增大—负载电压下降—稳压管电流显著减小—通过电阻R的电流和电阻上的压降保持近似不变—负载电压近似不变。二、元件的选择稳压管选择：一般取UZ=UL

IZmax=2ILmax整流滤波后的电压：UC=(2~3)UL限流电阻R的选择：限流电阻R的功率：

选择稳压管2CW18（UZ=10~12V,IZ=5mA,IZmax=20mA）例

某稳压管稳压电路，负载电阻RL

由开路变到2k，交流经整流滤波后的电压UC=30V。设UC的变化范围为10%，负载电压UL=10V，试选择稳压管和限流电阻R。解：

负载电流选择1.5k选择1.5k、1W的电阻12.4串联型稳压电路8+Uo+UIRLV1+UCE并联型稳压电路—调整管与负载并联串联型稳压电路—调整管与负载串联1.串联型稳压电路的工作原理+UI取样电路调整管比较放大电路基准电压UZUF一、结构和稳压原理稳压的实质：UCE

的自动调节使输出电压恒定2.输出电压的调节范围8+Uo+UIR2RLR1R1UFUZR2RP12.5

集成稳压器12.5.1固定式三端集成稳压器12.5.2可调式三端集成稳压器一、分类1.

三端固定输出正稳压器W78系列三端:

电压输入端、电压输出断、公共接地端。输出正即输出正电压。2.

三端固定输出负稳压器W79系列输出负即输出负电压。5V/6V/9V/12V/15V/18V/24V78、79系列的型号命名输出电流78L

××/79L××—输出电流100mA78M××/9M××—输出电流500mA78××/79××—输出电流1.5A输出电压12.5.1固定式三端集成稳压器例如:W7805输出5V，最大电流1.5AW78M05输出5V，最大电流0.5A封装W7805132UIUOGNDW7905132UIUOGND符号W7800++213W790013_2_塑料封装金属封装3123.

三端可调输出正稳压器三端:

电压输入端、电压输出端、电压调整端。输出正电压且可调。4.

三端可调输出负稳压器输出负电压且可调。二、W78系列三端固定式集成稳压电路内部结构+UI取样电路调整电路保护电路基准电压比较放大启动电路+UO三、W78、W79系列三端

集成稳压器的应用电路1.

输出固定电压的稳压电路Uo=12VW7812123Co++UiCi抵消输入长接线的电感效应，防止自激改善负载的暂态响应,消除高频噪声Ci:0.1~1FCo:1FUo

W78××123Co++UiCiUo

W79××321Co++UiCiW78××系列W79××系列2.

提高输出电压的电路输出电压UO=U+UZW78132CiCODZ+UO+Ui+U+UZR12+UiW783+UOR1R2IQIR2CiCO+UIR1(1)(2)改变R1、R2可改变输出电压3.

输出电压可调的稳压电路

LM317的输出端和调整端的电压为1.2V。静态电流IQ很小可忽略。UOmin=

1.2VUo

LM317123C++UiCIR1RPCOIQIR12406.8k++RP调到最上端时:RP调到最下端时:

输出电压调整范围为：1.2VUO35.2V4.

扩大输出电流的方法设=10,UBE=0.3V,R=0.5，I2=1A。VICW78123CICOI2RIQI1+UO+UiIRIBIOIO=I2+IC则:IC=4A，输出电流IO=I2+IC=5A，比I2扩大了。5.

输出正、负电压的稳压电路~24V~24V~220VW7815W79151322311000F220F0.33F0.33F0.1F+15V15V++++1000F0.1F220F一、典型产品型号命名CW117/217/317系列(正电源)CW137/237/337系列(负电源)工作温度CW117(137)—

-55150CCW217(237)—

-25150CCW317(337)—

0

125C基准电压1.25V输出电流L型—输出电流100mAM型—输出电流500mA12.5.2可调式三端集成稳压器二、CW117内部结构和基本应用电路内部结构调整电路基准电路误差放大启动电路偏置电路保护电路IREFUIUOADJ123外形引脚CW117123UIUOADJCW137123UIUOADJ50A基本应用电路Uo

CW317123C2++UiC1C30.1F10F33FR1R2C4IOIQIIREF0.1FV1V2V1

防止输入端短路时C4

反向放电损坏稳压器V2

防止输出端短路时C2

通过调整端放电损坏稳压器UREF=1.25V使UREF

很稳定R1=

UREF/

IQ=125静态电流IQ(约10mA)从输出端流出，RL

开路时流过R1R2=

02.2k

时，120IREF

50A2.2kUO=

1.2524V030V连续可调电路Uo

CW317123++UiC10.33

F10FR1R2C31

FVC2R3+3

k120

680+32

V–10

VAUA=–1.25V当R2=0时，UO=0V12.6开关型稳压电源12.6.2串联型开关稳压电源12.6.3集成开关稳压器及其应用12.6.1开关型稳压电源的特点线性稳压电路的缺点：调整管管耗大电源效率低(40%60%)改进思路：使调整管截止(电流小)

饱和(管压降小)开关稳压电路的优点：效率高(80%90%)体积小、重量轻稳压范围宽开关稳压电路的缺点：电路复杂对电网要求不高对电子设备干扰较大输出电压含较大纹波12.6.1开关型稳压电源的特点一、串联型开关稳压电路调整管取样电路开关调整管控制组成框图滤波+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO频率固定的三角波误差放大续流12.6.2串联型开关稳压电源工作波形+UIV1LuEIO+UoRL8A8CV2C+UREFuFuAuTuBiL=DUI—占空比OOOOUOtttOttuTuAuBuEiLuoIOtofftonUI脉宽调制式(PWM)+UI+UoRLV18A8C基准电压三角波发生器R1R2V2LC+UREFuFuAuTuBuEiLIO稳压原理UIUOuFuA占空比UOD=50%当uF=UREF，uA=0，UO

为预定标称值二、并联型开关稳压电路（自学）+UI+UoRLV1R1R2LC+UREFuFuB控制电路V2+UI+UoRLV1LC+uBV2+UI+UoRLV1LC+uBV2iL高电平iO低电平uBtofftonT截止截止iL单片脉宽调制式(外接开关功率管)补充集成开关稳压器及其应用（自学）类型单片集成开关稳压器CW1524CW4960/4962一、CW1524/2524/3524(区别在于温度范围)组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器、振荡器、触发器、2只输出功率管、过热保护最大输入电压：40V最高工作频率：100kHz每路输出电流：100mA内部基准电压：5V(承受50mA电流)取样电压基准电压输出方波定时电容定时电阻关闭,控制脉宽接扩流晶体管C、E极输入电压振荡/同步12345678161514131211109–IN+INUINUREF(+5V)EBCBCAEARTCTGND–限流+限流断路补偿CW1524系列引脚排列防止寄生振荡外接复合管扩流产生振荡12345678161514131211109。。+–+–R1R2R3R4R5R6R7R9R8RLC2C1C3C4V3V2V15k3k5k5k5k2k50k180680.1UIUOR00.1F0.02F0.01F500F(28

V)CW1524L0.9mHf0=1.15/R5C2=19.2kHz+5V2.5

V2.5

V+5V限流取样电阻(1

A)二、CW4960/4962组成：基准电压源、误差放大器、脉宽调制器开关功率管(内接)、软启动电路、过流限制、过热保护功能：慢起动、过流保护、过热保护占空比可调(0

100%)最大输入电压：50

V输出电压：5.140

V连续可调最高工作频率：100

kHz额定输出电流：CW4960—2.5A(过流保护3.04.5A)CW4960—1.5A(过流保护2.53.5A)小散热片不用散热片CW4960/4962系列